Манометры с шкалой измерения давления в кгс/см²: устройство, применение, выбор и поверка

Манометр с единицей измерения кгс/см² (килограмм-сила на квадратный сантиметр) — это механический прибор для измерения избыточного давления среды, шкала которого проградуирована в одной из наиболее распространенных в промышленности и энергетике внесистемных единиц. В современной системе СИ давление измеряется в Паскалях (Па) и их производных (кПа, МПа), однако единица кгс/см², исторически называемая «технической атмосферой» (ат), остается глубоко укорененной в нормативной документации, проектах и на действующем оборудовании, особенно на постсоветском пространстве. Один кгс/см² равен давлению, производимому силой 1 кгс, равномерно распределенной по площади 1 см², и приблизительно соответствует 0.980665 бар, 98.0665 кПа или 0.96784 стандартной физической атмосферы.

Принцип действия и конструкция манометров

Подавляющее большинство промышленных манометров на кгс/см² являются деформационными приборами с трубчатой пружиной Бурдона. Принцип действия основан на упругой деформации чувствительного элемента под воздействием измеряемого давления. Основные компоненты:

• Чувствительный элемент (трубка Бурдона): Сегментная или спиральная трубка, обычно изготовленная из латуни, бронзы, нержавеющей стали или фосфористой бронзы. При подаче давления она стремится распрямиться.
• Тягово-передаточный механизм (трибко-секторный механизм): Состоит из поводка, зубчатого сектора и шестеренки (трибки). Преобразует малое линейное перемещение конца трубки Бурдона во вращательное движение указательной стрелки.
• Стрелка и шкала: Шкала, нанесенная на лимб, градуируется в кгс/см² с указанием диапазона измерения. Стрелка закреплена на оси трибки.
• Корпус: Защищает механизм от внешних воздействий. Выполняется из стали, нержавеющей стали, алюминия или пластика. Класс защиты обычно IP40, IP50, IP54 или выше для сложных условий.
• Штуцер (резьбовое соединение): Для подключения к системе. Наиболее распространены метрические резьбы (М20х1.5), трубные дюймовые (G½”, G¼”), а также американские (NPT, UNF).

Классификация и основные типы манометров на кгс/см²

Манометры классифицируются по назначению, точности, конструктивным особенностям и условиям эксплуатации.

1. По классу точности

Класс точности — это допустимая погрешность в процентах от диапазона измерения. Чем меньше число, тем выше точность.

• Эталонные и образцовые (0.15, 0.25, 0.4): Для поверки других манометров в лабораторных условиях.
• Технические точные (0.6, 1.0): Для точных технологических измерений, испытаний, энергоучета.
• Общепромышленные (1.5, 2.5): Наиболее распространенный класс для общего применения на трубопроводах, котлах, компрессорах.
• Технические (4.0): Для измерений, где не требуется высокая точность (визуальный контроль на некритичных линиях).

2. По назначению и конструктивному исполнению

• Общепромышленные (рабочие): Стандартные приборы общего назначения. Корпус диаметром 40, 50, 63, 100, 150, 160, 250 мм.
• Коррозионностойкие (из нержавеющей стали): Для агрессивных сред (химия, пищевая промышленность, морская вода). Материал корпуса и чувствительного элемента — нержавеющая сталь марки 12Х18Н10Т (AISI 321/304) или аналоги.
• Виброустойчивые (заполненные): Механизм помещен в корпус, заполненный демпфирующей жидкостью (глицерин, силикон). Жидкость гасит колебания стрелки, защищает от вибрации и коррозии механизма. Критически важны для насосов, компрессоров, гидросистем.
• Электроконтактные (сигнализирующие) манометры (ЭКМ): Имеют одну или две контактные группы (микровыключатели), которые могут замыкать/размыкать электрическую цепь при достижении заданного давления. Используются для автоматизации, защиты и управления (например, включение/выключение насоса).
• Манометры точных измерений (с зеркальной шкалой): Имеют кольцо-зеркало на шкале для исключения параллакса при считывании показаний. Класс точности 0.6, 1.0.
• Железнодорожные: Специальное исполнение для подвижного состава.
• Самопишущие (мембранные или с трубкой Бурдона): Регистрируют давление на диаграммную ленту или в электронный вид.

Выбор манометра на кгс/см²: ключевые параметры

Правильный выбор обеспечивает долговечность и точность измерений. Необходимо учитывать следующие параметры:

Таблица 1: Основные параметры для выбора манометра

Параметр	Описание и рекомендации
Диапазон измерения	Рабочее давление должно находиться в пределах 1/3 – 2/3 шкалы. При постоянном давлении – не выше 3/4 шкалы. Это предотвращает усталостное разрушение трубки Бурдона и сохраняет точность.
Класс точности	Определяется требованиями технологического процесса. Для визуального контроля на вспомогательных линиях достаточно 2.5. Для коммерческого учета или регулирования – 1.0 или 0.6.
Диаметр корпуса	Зависит от места установки и требуемой точности считывания: 40-50 мм (панели, компактные установки), 63-100 мм (стандартные промышленные линии), 150-250 мм (диспетчерские, щиты на расстоянии).
Резьба штуцера	Должна соответствовать посадочному месту в системе. М20х1.5 – самый распространенный в РФ. G½” – часто встречается на импортном оборудовании. Необходимо использовать переходники при несовпадении.
Рабочая среда	Материал корпуса и чувствительного элемента должен быть совместим со средой. Для воды, пара, воздуха – латунь/бронза. Для агрессивных сред (аммиак, хлор, кислоты) – нержавеющая сталь. Для кислорода – обезжиренные медные сплавы.
Условия эксплуатации	При вибрации – выбирать виброустойчивые заполненные модели. На улице – высокий класс защиты (IP54-IP65). При высоких температурах среды (>60°C) – использовать сифонную трубку (охладитель) для защиты механизма.
Положение установки	Большинство манометров калибруются в рабочем положении (радиальное, торцевое). Изменение положения после поверки может ввести дополнительную погрешность.

Монтаж, эксплуатация и меры безопасности

Монтаж должен проводиться квалифицированным персоналом с соблюдением правил безопасности. При установке необходимо:

• Использовать гаечный ключ на штуцер, а не на корпус, чтобы избежать деформации.
• Применять уплотнительные материалы (лента ФУМ, нить, прокладки), совместимые со средой.
• Для сред с пульсацией (насосы, компрессоры) устанавливать демпферы (игольчатые клапаны) или мембранные разделители.
• Для пара и горячих сред (t > +60°C) обязательно использовать сифонную трубку (петлю) для конденсации пара и защиты механизма от перегрева.
• Шкала прибора должна быть хорошо видна оператору.

Важнейшее правило безопасности: На шкале манометра должна быть нанесена красная метка, указывающая допустимое рабочее давление. Запрещается эксплуатация манометра, у которого стрелка не возвращается к нулю после сброса давления, имеются повреждения стекла или корпуса, просрочен срок поверки, либо стрелка движется скачками.

Поверка и калибровка

Манометры, используемые в сфере государственного регулирования обеспечения единства измерений (ГОСТ 8.102), подлежат обязательной периодической поверке. К таким случаям относятся измерения в области охраны труда, безопасности на опасных производственных объектах (котлы, сосуды под давлением, газовое хозяйство), коммерческого учета. Межповерочный интервал (МПИ) обычно составляет 1-2 года, если иное не указано в паспорте. Поверка осуществляется методом сравнения с эталонным манометром (образцовым) на гидравлическом или пневматическом прессе. По результатам на корпус наносится поверительное клеймо и выдается свидетельство. Калибровка проводится для приборов, не подлежащих обязательной поверке, и служит для определения фактической погрешности.

Перевод единиц: кгс/см² в другие системы

Для корректной работы с документацией и импортным оборудованием необходимо уметь пересчитывать значения.

Таблица 2: Соотношение единиц давления

кгс/см² (ат)	бар	МПа	psi (фунт-сила/кв. дюйм)	атм (физическая)
1	0.980665	0.0980665	14.2233	0.96784
1.01972	1	0.1	14.5038	0.98692
10.1972	10	1	145.038	9.8692

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем отличается «ат» от «кгс/см²» и «бар»?

«кгс/см²» и «ат» (техническая атмосфера) — это одно и то же. Бар — это внесистемная единица, близкая к атмосфере (1 бар ≈ 1.02 ат). В инженерных расчетах часто принимают 1 бар = 1 ат с приемлемой погрешностью, но для точных измерений или оформления документации различие необходимо учитывать.

Какой манометр выбрать для системы с сильной вибрацией (насосная станция)?

Обязательно выбирайте виброустойчивый манометр, заполненный глицерином или силиконом. Жидкость демпфирует колебания стрелки, защищает механизм от износа и позволяет четко считывать показания. Класс точности в таких условиях редко требуется выше 1.5.

Почему манометр выходит из строя раньше срока?

Основные причины преждевременного выхода из строя: работа в диапазоне выше 3/4 шкалы (усталость металла), гидроудары и пульсации без использования демпфера, воздействие температуры среды выше допустимой без сифонной трубки, коррозия от несовместимой среды, механические повреждения при монтаже.

Можно ли использовать манометр на воде для измерения давления масла или кислорода?

Нет, это опасно. Для масла необходимо проверить совместимость материалов (уплотнений) с маслом. Для измерения давления кислорода требуются специальные кислородные манометры, прошедшие обезжиривание, так как контакт масла или жира с кислородом под давлением приводит к взрыву.

Что делать, если на оборудовании требуется манометр в МПа, а есть только в кгс/см²?

Можно установить манометр в кгс/см², но оператор должен уметь пересчитывать показания по таблице (1 МПа ≈ 10.2 кгс/см²). Для исключения ошибок лучше заказать прибор с двойной шкалой (кгс/см² и МПа) или с требуемой единицей измерения. Переградуировка шкалы в полевых условиях недопустима.

Как часто нужно поверять манометр на паровом котле?

Манометры, установленные на сосудах, работающих под давлением (котлы, ресиверы, баллоны), подлежат обязательной поверке перед вводом в эксплуатацию и затем с периодичностью, указанной в паспорте, но не реже, чем раз в 12 месяцев. Требования регламентируются Правилами промышленной безопасности опасных производственных объектов.

Почему стрелка не возвращается к нулю?

Это признак неисправности: остаточная деформация трубки Бурдона (от перегрузки или усталости), поломка или заедание в передаточном механизме, загрязнение. Такой манометр подлежит замене и не может использоваться для измерений.

В чем преимущество манометров с нержавеющим корпусом?

Они коррозионностойкие, что продлевает срок службы во влажных и агрессивных средах, а также позволяют измерять давление агрессивных сред (кислоты, щелочи, морская вода) при условии совместимости материала чувствительного элемента (также нержавеющая сталь).